Die meisten Gase in der Prozessmesstechnik stammen nicht aus sauberen Umgebungen und haben keine klar definierte Zusammensetzung. Verbrennungsabgase, Biogas oder Umgebungsgase sind immer mit Stäuben oder Feuchtigkeit belastet. Die Probenahme erfolgt meist nah am Entstehungsort: Über Sonden an Rohren, Abgasleitungen, Reaktoren oder Gärbehältern wird das Messgas durch Messgaspumpen angesaugt und zum Analysator gefördert. Da es sich bei der NDIR-Messtechnik (nichtdispersive Infrarot-Absorption) um ein optisches Messverfahren handelt, ist die definierte und an die jeweilige Anwendung angepasste Probenaufbereitung immens wichtig. Partikel müssen entfernt werden, da sie die Messkammer beschädigen und außerdem durch zusätzliche Lichtabsorption die Messergebnisse verfälschen, denn die NDIR-Messküvette ist immer ohne Gas auf die Ursprungsintensität der Strahlungsquelle kalibriert. Eine Abschwächung der Reflexion würde also erheblich stören. Ähnliches gilt für Feuchtigkeit: Das zugeführte Messgas muss immer auf einen möglichst niedrigen, definierten und stabilen Taupunkt getrocknet werden. Zum einen ist Wasserdampf auch infrarotaktiv und kann Querempfindlichkeiten verursachen, zum anderen bilden korrosive Gase wie beispielsweise Schwefeldioxid (SO2) mit der Luftfeuchtigkeit über die Zeit aggressive Säuren – in diesem Fall schweflige Säure (H2SO3). Eine ungenügende oder falsche Messgasaufbereitung führt in jedem Fall zu deutlich kürzerem Sensorleben, Signaldriften und falschen quantitativen Messergebnissen.
Gase fehlerfrei messbar machen
Volker Huelsekopf, Head of Sales & Marketing von Smartgas, empfiehlt daher immer eine genaue Beratung und davon ausgehend die Abstimmung der Gasaufbereitung auf die Sensorik, um teure Fehler von vornherein zu vermeiden: „Ein Messsystem ist mehr als die Summe der einzelnen Komponenten. Hochwertige Sensorik kann die volle Leistungsfähigkeit nur dann entfalten, wenn auch die Gasaufbereitung perfekt auf die Anwendung abgestimmt ist. Hier gibt es große Unterschiede, wenn es z. B. um die Analyse von Biogas geht im Vergleich zur Messung von Ethylen in der Fruchtreifung. Im Gespräch mit unseren Kunden können sämtliche Parameter besprochen und ein Konzept, bestehend aus Sensorik und abgestimmter Gasaufbereitung, entwickelt werden. Smartgas bietet hierfür alle Komponenten für die nötigen Aufbereitungsschritte und nimmt sich die Zeit für kompetente Beratung als One-Stop-Shop aus einer Hand.“
Das Gasaufbereitungssystem Prerex bietet eine leistungsstarke Komplettlösung für viele Bereiche der industriellen Gasmesstechnik und vereint alle erforderlichen Komponenten in einem Gehäuse. Die Anwendungsgebiete reichen von der Prozessmesstechnik über die kontinuierliche Emissionsmessung (CEMS) bis hin zur Fruchtreifung. Prerex schafft somit die Voraussetzungen für langfristig zuverlässige und reproduzierbare Messergebnisse. Die kompakte Einheit erzeugt einen äußerst präzisen und langzeitstabilen Taupunkt, auch bei wechselnder Belastung und gewährleistet somit eine hoheBetriebssicherheit in den Anlagen der Smartgas-Kunden. Als Komplettlösung ist das System für den Einbau in ein 19“-Rack vorgesehen. Ein bis vier Gaswege können geschaltet werden, um mit einer Prerex-Einheit einen kompletten Anarex-Gasanalysator versorgen zu können.
Smarte Lösung
Das Gasvorbehandlungskonzept der Heilbronner überzeugt dank ausgesuchter Komponenten und geringen Totvolumens durch schnelle Reaktionszeit. Kontinuierliche Kondensatabfuhr, sicherer Betrieb und wartungsfreundliches Design sorgen dafür, dass die Anwender sich auf das Wesentliche konzentrieren können, nämlich auf die Messergebnisse. Als Optionen stehen eine leistungsstarke und korrosionsbeständige Messgaspumpe, ein wartungsfreundlicher, robuster Feinstaubfilter und ein korrosionsbeständiger Durchflussmesser mit präzisem Nadelventil zur Verfügung. Eine zuverlässige Kondensatüberwachung sowie eine Säuredosierpumpe runden die Erweiterungsoptionen ab. Prerex erreicht eine Durchflussrate von maximal 120 Nl/h und kann Gasströme bis 140 °C verarbeiten.
Luftkühlung und -entfeuchtung
Für die extraktive Gasanalyse sowie die Emissions- und Prozessüberwachung können zum Schutz des NDIR-Gasanalysators auch einzelne Aufbereitungsstufen vorgeschaltet werden. So wirkt beispielsweise der optionale Liquid-Stop-Gasfilter als Partikelfilter im Probegasstrom und verhindert außerdem Flüssigkeitsdurchbrüche zum Gasanalysator, falls sich Kondenswasser in der Zuleitung bildet. Bei Flussraten von maximal 400 Nl/h und Drücken bis 3 bar hält die Filtermembran Flüssigkeit und Partikel bis 0,1 µm aus dem Gasstrom zurück und bietet damit einen guten Schutz des Gasanalysators vor Beschädigung.
Für die Kühlung des Luftstromes steht ein Peltier-Messgaskühler zur kontinuierlichen Trocknung des Probegases auf einen präzisen, niedrigen und konstanten Ausgangstaupunkt zur Verfügung. Er minimiert die Querempfindlichkeit von Wasserdampf und volumetrische Fehler über ein integriertes Peltierelement mit einer Kühlkapazität von maximal 15 W. Eine optionale Kondensatpumpe und -überwachung kann bei hohem zu erwartendem Flüssigkeitsvolumen ab Werk integriert werden. Mit Abmessungen von 244 x 308 x 211 mm und einem Gewicht von 6,5 kg eignet sich das Gerät für die anwendungsnahe Wandmontage.
Die kontinuierliche Durchströmung der Sensorik mit Messgas kann mit einer Smartgas-Messgaspumpe zum Einbau in Gasanalysesysteme sichergestellt werden. Sie ist für mobile Geräte geeignet, arbeitet in jeder Einbaulage und kann in größeren Anlagen zur Überbrückung langer Rohr- oder Schlauchstrecken von der Probegasentnahmestelle bis zum Gasanalysator eingesetzt werden. Bei Umgebungsdruck erreicht sie eine Förderkapazität von 5,5 Nl/min bei maximal 3,5 bar. Die erforderliche Leistungsaufnahme beträgt 60 W. Für die Auswahl, Anpassung und Integration des richtigen Zubehörs für die individuelle messtechnische Lösung stehen die Smartgas-Experten jederzeit gerne mit ihrem Messtechnik- und Anwendungs-Know-how zur Verfügung. Speziell das Design-In und Tests bei neuen Anwendungen können so schneller vonstatten gehen.
Smartgas Mikrosensorik GmbH, Heilbronn
Autor: Lars Becker
Head of Development & Production,
Smartgas Mikrosensorik
